專利名稱：封裝材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封裝材料及其制備方法，更具體地涉及電子元件封裝材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
封裝是采用特定的封裝材料將布置連接好的電子產(chǎn)品各元件固化在其中與環(huán)境隔離的保護(hù)措施。起到防止水分、塵埃及有害氣體對(duì)電子元件的侵入，減緩震動(dòng)，防止外力損傷和穩(wěn)定元件參數(shù)的作用。因此，封裝材料除了應(yīng)當(dāng)具有良好的絕緣性、耐化學(xué)品性及低吸濕性外，還要具有良好的耐高溫低溫(-40-120℃)性能和抗沖擊性能。
現(xiàn)有的封裝材料主要含有環(huán)氧樹脂、填料和固化劑。由于電子產(chǎn)品的材料具有多樣性，與環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)之間存在著差異，因此當(dāng)封裝材料與電子產(chǎn)品組成的封裝體系在溫度驟變時(shí)，封裝材料與電子產(chǎn)品的元件間會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，封裝體系產(chǎn)生裂紋而開裂，導(dǎo)致嵌入元件的損壞。雖然添加填料可以在一定程度上減少封裝材料的固化收縮、防止開裂、減小固化時(shí)的放熱，但是填料在環(huán)氧樹脂中的分散性較差，會(huì)使封裝材料的起始粘度增大，降低工藝性，而且防止開裂的效果不好，制得的封裝材料還是容易開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有封裝材料起始粘度大、易開裂的缺點(diǎn)，提供一種起始粘度小、不易開裂的封裝材料及其制備方法。
本發(fā)明提供的封裝材料含有環(huán)氧樹脂、填料和固化劑，其中，該封裝材料還含有偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述填料的含量為30-150重量份，所述固化劑的含量為1-30重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為0.01-20重量份。
本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法包括將偶聯(lián)劑溶入到溶劑中，再加入填料，分散均勻后去除溶劑，然后將得到的產(chǎn)物與環(huán)氧樹脂和固化劑混合均勻。
本發(fā)明提供的封裝材料通過用偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行偶聯(lián)處理，改善了填料粒子在環(huán)氧樹脂中的浸潤(rùn)性，使填料得到了良好的分散，從而降低了封裝材料的起始粘度并有效地防止開裂。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的封裝材料含有環(huán)氧樹脂、填料和固化劑，其中，該封裝材料還含有偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述填料的含量為30-150重量份，所述固化劑的含量為1-30重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為0.01-20重量份。
所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種；優(yōu)選為γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述偶聯(lián)劑的含量?jī)?yōu)選為0.1-15重量份。
所述環(huán)氧樹脂的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酚A環(huán)氧樹脂、酚醛多環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、脂肪族環(huán)氧樹脂中的一種或幾種，更優(yōu)選為雙酚A環(huán)氧樹脂；雙酚A環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為100-900，優(yōu)選為150-500，所述環(huán)氧當(dāng)量是指含有1當(dāng)量環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂克數(shù)，單位為[克/當(dāng)量]。雙酚A環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量為300-7000，優(yōu)選為400-1500；雙酚A環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)式為 其中n＝0-19所述填料的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，填料優(yōu)選為硅粉、白炭黑、白堊粉中的一種或幾種。為了提高填料的分散性能，在本發(fā)明的封裝材料中，填料的平均粒子直徑(以下簡(jiǎn)稱粒徑)為0.1-200微米，優(yōu)選為1-100微米。填料的含量?jī)?yōu)選為50-120重量份。
所述固化劑的種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，固化劑可以使用羧酸類固化劑、胺類固化劑，優(yōu)選使用胺類固化劑。所述胺類固化劑包括脂肪族多元胺如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二己基三胺、己二胺、三甲基己二胺、二乙胺；脂環(huán)多元胺如二氨甲基環(huán)己烷、氨乙基呱嗪、六氫吡啶、異佛爾酮二胺、二氨基環(huán)己烷、二氨甲基環(huán)己基甲烷、二氨基環(huán)己基甲烷；芳香胺如間苯二胺、間苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、聯(lián)苯胺、4-氯鄰苯二胺、苯二甲胺三聚體、雙芐胺基醚；改性有機(jī)胺類如羥甲基二乙基三胺、羥甲基乙二胺、羥乙基乙二胺、二羥乙基乙二胺、羥乙基二乙烯三胺、二羥乙基二乙烯三胺、羥乙基己二胺、一氰乙基乙二胺、一氰乙基己二胺、二氰二胺(氰基胍)、二氰乙基乙二胺、一氰乙基二乙烯三胺、雙氰乙基二乙烯三胺、氰乙基化二甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷；含硼潛伏型固化劑如三氟化硼單乙胺、三氟化硼苯胺、三氟化硼鄰甲基苯胺、三氟化硼芐胺、三氟化硼二甲基苯胺、三氟化硼乙基苯胺、三氟化硼吡啶；咪唑類固化劑如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2、4-二甲基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑。所述固化劑的含量?jī)?yōu)選為5-20重量份。
本發(fā)明提供的封裝材料還可以含有促進(jìn)劑，促進(jìn)劑的種類和含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如所述促進(jìn)劑可以選自2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚、三氟化硼單乙胺、2-乙基-4-甲基咪唑、三乙胺、吡啶中的一種或幾種。促進(jìn)劑的含量為0-15重量份，優(yōu)選為1-10重量份。
本發(fā)明提供的封裝材料還可以含有增韌劑，所述增韌劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯中的一種或幾種。增韌劑的含量為0-30重量份，優(yōu)選為2-20重量份。增韌劑可以進(jìn)一步有效的防止固化開裂和收縮現(xiàn)象。
本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法包括將偶聯(lián)劑溶入到溶劑中，再加入填料，分散均勻后去除溶劑，然后將得到的產(chǎn)物與環(huán)氧樹脂和固化劑混合均勻。按照本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法，所述分散時(shí)間為10-100分鐘。所述溶劑可以使用任何能夠溶解偶聯(lián)劑但不與填料或偶聯(lián)劑反應(yīng)并且容易去除的溶劑，如醇類和酮類溶劑。優(yōu)選為丙酮、甲醇、丁酮、乙醇或者它們的混合物。溶劑的用量只要使偶聯(lián)劑和填料分散均勻即可，例如溶劑的重量為偶聯(lián)劑的10-100倍。可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任意方法去除溶劑，如真空烘干、自然干燥、鼓風(fēng)干燥等，優(yōu)選采用真空烘干。真空烘干的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如真空度在0.05至0.08兆帕的范圍內(nèi)。此處的真空度的定義為絕對(duì)壓力與大氣壓力之差的絕對(duì)值。在該過程中，偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行了偶聯(lián)處理，從而改善了填料即硅粉在環(huán)氧樹脂中的浸潤(rùn)性，使填料得到了良好分散。
環(huán)氧樹脂、固化劑和由偶聯(lián)劑處理的填料的混合順序沒有特定的限制，優(yōu)選情況下，將固化劑和由偶聯(lián)劑處理的填料加入到環(huán)氧樹脂中?？梢圆捎矛F(xiàn)有的各種方法將上述各組分混合均勻，例如使用攪拌器。
本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法還包括加入促進(jìn)劑并混合均勻。所述促進(jìn)劑的加入時(shí)間沒有特定的限制，優(yōu)選情況下，將促進(jìn)劑與固化劑和由偶聯(lián)劑處理的填料一起加入到環(huán)氧樹脂中。
本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法還包括加入增韌劑并混合均勻，所述增韌劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯中的一種或幾種。所述增韌劑的加入時(shí)間沒有特定的限制，優(yōu)選情況下，將增韌劑與固化劑和由偶聯(lián)劑處理的填料一起加入到環(huán)氧樹脂中。
優(yōu)選情況下，本發(fā)明提供的封裝材料的制備方法在將上述組分混合均勻后還可以包括脫泡步驟。本發(fā)明對(duì)脫泡方法沒有限制，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的脫泡方法，例如加入消泡劑、離心脫泡、真空脫泡。所述消泡劑的種類和用量已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如所述消泡劑選自含有機(jī)硅氧烷型消泡劑。以100重量份的環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述消泡劑的用量為0.01-10重量份，優(yōu)選為0.1-5重量份。脫泡劑可以與上述組分一起加入并混合均勻，也可以在上述組分混合均勻后再單獨(dú)添加。真空脫泡的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如真空度在0.05至0.08兆帕的范圍內(nèi)。此處的真空度的定義為絕對(duì)壓力與大氣壓力之差的絕對(duì)值。
下面通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的封裝材料及其制備方法。
將12重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶解在300重量份的丙酮中，往其中加入100重量份平均粒徑為15微米的硅粉，分散80分鐘，靜置30小時(shí)后真空烘干(真空度為0.06兆帕)。
將108重量份的經(jīng)過上述處理的硅粉、16重量份氰基胍、15重量份鄰苯二甲酸二丁酯、8重量份2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量184，數(shù)均分子量為500)，混合均勻，真空脫泡(真空度為0.06兆帕)得到封裝材料A1。
實(shí)施例2該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的封裝材料及其制備方法。
將2重量份γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在200重量份的丙酮中，往其中加入60重量份平均粒徑為75微米的硅粉，分散40分鐘，靜置18小時(shí)后真空烘干(真空度為0.05兆帕)。
將62重量份的經(jīng)過上述處理的硅粉、8重量份氰基胍、5重量份磷酸三丁酯加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量240，數(shù)均分子量為750)，混合均勻，真空脫泡(真空度為0.05兆帕)得到封裝材料A2。
實(shí)施例3該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的封裝材料及其制備方法。
將5重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶解在200重量份的丙酮中，往其中加入80重量份平均粒徑為15微米的硅粉，分散100分鐘，靜置24小時(shí)后真空烘干(真空度為0.07兆帕)。
將85重量份的經(jīng)過上述處理的硅粉、12重量份三氟化硼乙基苯胺、2重量份2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量450，數(shù)均分子量為1300)，混合均勻，真空脫泡(真空度為0.07兆帕)得到封裝材料A3。
實(shí)施例4該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的封裝材料及其制備方法。
將1重量份γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶解在200重量份的丙酮中，往其中加入50重量份平均粒徑為15微米的硅粉，分散80分鐘，靜置30小時(shí)后真空烘干(真空度0.08兆帕)。
將51重量份的經(jīng)過上述處理的硅粉、10重量份三氟化硼乙基苯胺、15重量份鄰苯二甲酸二辛酯、5重量份2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量184，數(shù)均分子量為500)，混合均勻，真空脫泡(真空度0.08兆帕)得到封裝材料A4。
對(duì)比例1該對(duì)比例用于說明參比封裝材料及其制備方法。
將100重量份的平均粒徑為15微米硅粉、16重量份氰基胍、2重量份2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量184，數(shù)均分子量為500)，混合均勻，真空脫泡(真空度為0.06兆帕)得到封裝材料C1。
對(duì)比例2該對(duì)比例用于說明參比封裝材料及其制備方法。
將80重量份平均粒徑為75微米硅粉、12重量份三氟化硼乙基苯胺、2重量份2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚加入到100份雙酚A環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量450，數(shù)均分子量為1300)，混合均勻，真空脫泡(真空度為0.07兆帕)得到封裝材料C2。
實(shí)施例5-8實(shí)施例5-8用于分別說明實(shí)施例1-4中得到的封裝材料A1-4的性能。
按照GB/T2794-1995測(cè)定封裝材料A1-4的粘度。
分別將實(shí)施例1-4中得到的封裝材料A1-4在80℃保持30分鐘再升溫至120℃維持2小時(shí)，得到固化物。肉眼觀察固化物是否有開裂現(xiàn)象。并按照GB1036-89測(cè)定固化物的線膨脹系數(shù)。
測(cè)得的各項(xiàng)性能如表1所示。
對(duì)比例3-4對(duì)比例3-4用于分別說明對(duì)比例1-2中得到的封裝材料C1-2的性能。
按照如實(shí)施例5-8的方法和過程對(duì)封裝材料C1-2的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表1所示。
表1

從表1所示的測(cè)定結(jié)果可以看出，與參比封裝材料相比，本發(fā)明提供的封裝材料的粘度降低，形成的固化物無開裂現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種封裝材料，該封裝材料含有環(huán)氧樹脂、填料和固化劑，其特征在于，該封裝材料還含有偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述填料的含量為30-150重量份，所述固化劑的含量為1-30重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為0.01-20重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝材料，其中，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述填料的含量為50-120重量份，所述固化劑的含量為5-20重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為0.1-15重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、雙-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂；雙酚A環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為100-900；雙酚A環(huán)氧樹脂的數(shù)均分子量為300-7000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，所述填料選自硅粉、白炭黑、白堊粉中的一種或幾種；所述填料的平均粒徑為0.1-200微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，所述固化劑為胺類固化劑，選自脂肪族多元胺、脂環(huán)多元胺、芳香胺、咪唑類、改性有機(jī)胺、及含硼潛伏型固化劑的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述封裝材料還含有0-15重量份的促進(jìn)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的封裝材料，其中，所述促進(jìn)劑選自2，4，6-(N，N-二甲基氨甲基)苯酚、三氟化硼單乙胺、2-乙基-4-甲基咪唑、三乙胺、吡啶中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的封裝材料，其中，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述封裝材料還含有0-30重量份的增韌劑，所述增韌劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯中的一種或幾種。
10.權(quán)利要求1所述的封裝材料的制備方法，其特征在于，該方法包括將偶聯(lián)劑溶入到溶劑中，再加入填料，分散均勻后去除溶劑，然后將得到的產(chǎn)物與環(huán)氧樹脂和固化劑混合均勻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，分散時(shí)間為10-100分鐘；所述溶劑為丙酮、丁酮、甲醇、乙醇或其混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，該方法還包括加入促進(jìn)劑并混合均勻。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其中，該方法還包括加入增韌劑并混合均勻，所述增韌劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三丁酯中的一種或幾種。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其中，該方法還包括混合均勻后的脫泡步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供的封裝材料含有環(huán)氧樹脂、填料和固化劑，其中，該封裝材料還含有偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，以100重量份的所述環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn)，所述填料的含量為30－150重量份，所述固化劑的含量為1－30重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為0.01－20重量份。該封裝材料通過用偶聯(lián)劑對(duì)填料表面進(jìn)行偶聯(lián)處理，改善了填料粒子在環(huán)氧樹脂中的浸潤(rùn)性，使填料得到了良好的分散，從而降低了封裝材料的起始粘度并有效地防止開裂。
文檔編號(hào)C08L63/00GK1908108SQ20051008917
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者張玉梅 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司